Réponse d'expert

N°202 : Faut-il prévoir une quantité de vitrages maximum lors de la conception de bureaux bioclimatiques ?

Mis à jour le

Oui, la juste répartition entre parois pleines et vitrages est essentielle en règle générale, et d’autant plus lors d’une conception bioclimatique.

La conception de l’enveloppe dans une logique bioclimatique est fondamentale pour obtenir un bâtiment à faibles besoins qui soit confortable sur les plans hygrothermique, visuel et acoustique.
Nous appelons ici « enveloppe » tous les éléments du bâtiment qui assurent le clos et le couvert : les murs extérieurs, planchers bas, planchers hauts, mais aussi fenêtres, protections solaires et occultations.

Trouver le juste équilibre


Une fois le plan masse esquissé, le prochain sujet à fort enjeu pour la conception de bureaux bioclimatiques est le positionnement et dimensionnement des surfaces vitrées.

L’accès à la lumière du jour est en effet un enjeu qualitatif fort mais aussi un enjeu énergétique. On constate en effet que l’éclairage représente environ deux fois plus de besoins que le chauffage pour des bureaux dans le Nord de la France, tandis que ce rapport peut être de cinq dans le Sud.

L’apport en lumière naturelle devra donc être étudié avec soin, par exemple à l’aide de logiciels de simulation de type héliodon pour l’analyse de masques solaires. Ils permettent en effet d’étudier les trajets solaires et d’analyser l’incidence de la lumière solaire directe, ainsi que de la lumière diffuse du ciel, sur une construction, en tenant compte des obstructions produites par d’autres édifices, obstacles naturels ou par le bâtiment sur lui-même dans certaines configurations.

Source : Logiciel Héliodon
Source : Logiciel Héliodon 2

Exemple : L’hiver, l’orientation du bâtiment permet de récupérer d’importants apports solaires par les façades vitrées orientées Sud Est et Sud Ouest. En effet le soleil étant plus rasant l’hiver, il passe sous les protections solaires par les coursives extérieures.
Dès la mi-saison le soleil se lève dans l’axe de l’ouverture entre le bâtiment A et le bâtiment B, pour se coucher à son opposé. L’ensemble des façades bénéficient alors d’apports solaires et lumineux directs durant la journée. Les espaces extérieurs commencent également à être ensoleillés.

 

En contrepartie, une surface excessive de parois vitrées en façade générera des surchauffes, parfois dès la mi-saison, et rendra indispensable le recours à la climatisation. On peut citer à titre de (contre) exemple un bâtiment de bureaux à Marseille, dont les façades sont majoritairement vitrées, qui doit recourir à la climatisation dès le début du mois de mars.

Une surface excessive de vitrages augmentera également les besoins en chauffage du bâtiment puisqu’une baie, équipée de double vitrage faiblement émissif, a une transmission thermique 8 à 10 fois plus forte qu’un mur bien isolé. Il est donc primordial de trouver le juste dosage entre l’accès à la lumière naturelle et la maîtrise des surfaces vitrées.
Cette étape de la conception est en lien fort avec l’architecture du projet et s’oppose parfois à des appréciations subjectives (volonté de transparence, nombreuses références de bâtiments de bureaux « tout verre », …). Cette thématique devra être abordée très en amont du projet entre les concepteurs, le maître d’ouvrage et éventuellement les usagers

Exemple : Bâtiments de bureaux ayant optimisé les surfaces de baies pour maîtriser les apports solaires et lumineux.
Exemple : Bâtiments de bureaux ayant optimisé les surfaces de baies pour maîtriser les apports solaires et lumineux.

Exemple de simulations qui oriente la définition des façades


Sur un bâtiment de bureaux à Avignon orienté Sud, le concepteur a réalisé une étude de sensibilité par simulation thermique dynamique pour dimensionner la largeur des vitrages. Pour quatre dimensions de vitrage, les besoins de chauffage, rafraîchissement et éclairage, ont été estimés.

Graphique : sensibilité largeur des vitrages « Sud »
Sensibilité largeur des vitrages « Sud »

En réduisant la largeur des vitrages au Sud, les besoins de chauffage augmentent (pertes d’apports gratuits), mais ce poste demeure minoritaire. Les besoins d’éclairage augmentent également, tandis que les besoins de climatisation diminuent de façon importante. Au global, on constate qu’un optimum se dégage ; dans ce cas à 1,5 m de largeur vitrée. En-deçà, l’augmentation des besoins d’éclairage compense la diminution des besoins de froid.

Les résultats obtenus seront bien entendus dépendants de la situation géographique du bâtiment, de son orientation, de son usage, de la qualité d’isolation, de ses protections solaires, des systèmes utilisés, … La complexité de cette analyse montre qu’il est nécessaire de recourir pour chaque projet à un outil informatique (STD) pour tirer des conclusions pertinentes.

Votre avis sur cet article
Notez cet article :
Note moyenne :2 notes
5/5
Déposez un commentaire
Votre adresse email ne sera pas rendue publique, mais elle permettra à Cegibat de vous recontacter en cas de besoin.
* Champs obligatoires
** Toute validation est définitive, vous ne pourrez pas rééditer votre commentaire.
0 commentaire sur cet article